Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 109
Текст из файла (страница 109)
14.36. Профилирование лопаток по точкам н график возможного характера нзмене-„ ннн с,„, ш н б по радиусу средней линии мернднональвого еечення колеса 544 состоит из вычерчивания его меридианального сечения и контура лопаток по средней линии. Предварительно форму колеса определя- ют по и, в соответствии с рис. 14.30. Профилирование лопаток можно осуществлять точным (по точкам) или приближенным методами. Профилирование лопаток по точкам.Дляпро- филирования лопаток по точкам (рис. !4.36) необходимо задаться из- менением скорости потока с и гс по межлопаточиому каналу колеса от г, до г,.
Профилирование лопаток ведут в полярных координатах: Лгр = бг/(г!ибо), где р = агсз!п(с /гс+ блН); / =- ггР/г. Расчет сводится к последовательному определению всех парамет- ров через небольшие отрезки Лг от г, до г„при этом каждый раз под- считывают г(г' =- г, + гзг и т, д.); /; Р; Ьр; гр(гр' = гр, + гагр и т. д.). Лопатки двоякой кривизны можно профилировать по точкам ана- логично вышеприведенному способу профилирования лопаток, но только ие для одного среднего меридионального сечения, а для нес- кольких, например четырех, для каждого из которых задают измене- ние скоростей с и ш по длине канала и определяют требуемый вход- ной угол. Приближенный метод профилирования.
При приближенном методе профилирования точно выдерживают только входной Р„и выходной (1зл углы лопаток, причем межлопа- точный канал может быть произвольного профиля. Ниже приводят приближенный метод профилирования по дуге окружности. Порядок профилирования лопаток по дуге окружности (рис. 14.37) состоит в следующем. Из точки А под углом Ре„проводят прямую АВ, из центра 0 под углом ()1гл + )!ел) — прямую до пересечения с О, (точка Г). Из точки А через точку Г до нового пересечения с О, (точка Б) проводят прямую АБ, точку 0 соединяют с точкой Б, из которой под углом Ргл проводят прямую до пересечения с прямой АБ (точка В).
Из точки В радиусом /т„равным отрезку АВ (АВ = ВБ), проводят дугу. Полученная дуга — рабочий профиль лопатки. Из точки В ра- диусом Ьз =- /тг — бл очерчивают внутренний' профиль лопатки. Вы- ходная кромка лопатки заостряется, чтобы поток при сходе с лопатки был меньше подвержен завихрению. Обычно о, =' 1,5 —: 2 мм. Входная кромка лопатки делается ост- рой с радиусом закругления /т =- 0,3 —: 0,8 мм по всей высоте вход- ной кромки. У колес насосов, лопатки которых профилируются приближенными методами, необходимо проверять изменение площади межлопаточного канала от входа до выхода.
Для этого определяют площадь канала в сечениях, перпендикулярных к линиям тока в нескольких (4 — 6) местах вдоль по длине канала. Изменение площадей сечений по каналу должно быть плавным. Профилирование отводящего устройства. Поток жидкости пос- ле колеса имеет скорость с,, определяемую по уравнению (14.39). Широкое распространение в ЖРД получил спиральный сборник в комбинации с коническим диффузором (рис. 14.38, а). Спиральный 13 в 1442 545 сборник, или улитку, можно рассчитывать различными методами. Улитка с постоянной скоростью пото к а (с, = сопз(). По этому методу скорость пото- ш Мд Рис.
14.38. Профилирование улитки и диффуаора Рис. 14.37. Профилирование лопаток колеса дугой окружности ~(Уà — г//се — — Г/ГБси юе Г(ГЬсаига~ ка в улитке с, принимается по уравнению (14.40). Исходя из принятой скорости с„определяют площадь РГГ = У/се проходного сечения на выходе из улитки (сечение 1У). Затем равномерно по окружности уменьшают площадь, оставляя между колесом и языком улитки минимальный зазор 6, = 0,01 —: 0,04 Р,. Ширину входа в улитку определяют по эмпирической зависимости бе = /ге + 0,05Р„где йе — высота лопаток колеса на выходе; Р,— наружный диаметр колеса. Поперечное сечение улитки может быть любой формы, при этом переход от улитки к диффузору должен быть плавным. Диаметр узкого сечения диффузора г(д = )Г' 4Ггу/и .
Улитка произвольного сечения. Ее рассчитывают по закону с /1 = сопз(. Через элементарное поперечное сечение улитки Щ с ширийой 6 и высотой дг, ОтСтОящей от ЦЕнтра на Радиусе Г, проходит элементарный секундный объем жидкости $ ЛУ = са„га61аг/Г ,,=Н/(Н /„, —,(Н вЂ” Н)/„,). Определяя по (14.49) механический КПД, находят полный КПД насоса т)а = д,ат)оот)иет и его мощность /ти = НУр/т),. Отличие найденного значения /и'„ от /та , полученного в начале расчета, не должно превышать 5%.
(14.100) Кроме того, необходимо задаться законом изменения поперечного сечения улитки при изменении Г, например трапециевидной улиткой с основанием 6, и углом раскрытия т (обычно о = 20 —: 40'). По (14.100) для любого приращения ЬГ можно отыскать приращение расхода М. Таким образом, через равные промежутки ЬГ, начиная от Га = (Р, + 26,)/2, определяют приращение ЛУ и строят график пропускной способности У = — /(Н) (рис.
14.38, б), на котором откладывают расчетный полный расход Ур и находят последний (конечный) Яе. Затем весь участок У разбивают на несколько равных частей, например сечения 1, Н, 1//, 1У, и строят профиль поперечных сечений улитки. Конический диффузор. Диффузор может быть прямым или ступенчатым с внезапным расширением. Длину диффузора выбирают из условия уменьшения скорости потока до величины, допустимой для движения потока в напорном трубопроводе ЖРД с малыми потерями.
При равном сопротивлении тракта ступенчатый диффузор получается короче прямого. Длину конической части ступенчатого диффузора рассчитывают по (14.44), где сеж с, а се — — 1,5 —: 2С, . Задаваясь последовательно несколькими величинами с„определяют значения ЛНк и выбирают такое с„при котором потери по диффузору ЛНд будут минимальными. По найденной величине са определяют г(а и ~ конической части диффузора. Уточнение геометрических и кинематических параметров насоса. Выбирают диаметр установки узлов уплотнения по колесу Р , = = Р, + (12 †: 20) мм и в зависимости от типа уплотнения принимают величину зщ и р, (см.
рис. 14.15). По (14.48) и (14.46) определяют величину )Гт, и уточняют значение Ур и т),е. Если т),о значительно отличается от ранее принятой величины т~,е, то необходимо повторно определить все скоростные параметры потока. Одновременно по построенному профилю колеса уточняют /го /ге и Ье. Определение (уточнение) мощности насоса. По (14.42) и (14.45) находят сумму гидравлических потерь по центробежному насосу и его гидравлический КПД. Гидравлический КПД агрегата 18* 647 646 й р4,3. НАСОСЫ АВТОНОМНЫХ АГРЕГАТОВ ар Р Р П В состав автономных агрегат рбонасосной системы подачи могут входить различные подкачива насосы, энергетические агрегаты и др. Рассмотрим автономный иный насос.
Струйный насос (эжектор) жектор (рис. 14.39) подводят два потока жидкости: один — осн зжектируемый поток Уз, поступающий из бака ракеты с небо давлением р„и малой скоростью с„ другой — эжектирующий к Уо направляемый обычно из магистрали после насоса к ТНА под высоким давлением р,. Эжектирующая 1 жидкость поступает в соптр ловую часть эжектора, где ускоряется до величины с„ ~о причем большая часть потенциальной энергии жидкости преобразуется в кинетическую. Через сопло ''В, струя эжектирующей жидкости выбрасывается во входную, обычно конфуРнс. 14.39. Схемы работы эжектора зорную ь„, часть камеры смешения эжектора 1.„о и ускоряет основной поток жидкости. В сопле давление эжектирующей жидкости падает от р, до р„. В конфузорном участке струя зжектирующей жидкости смешивается с потоком эжектируемой жидкости, и давление падает от р„до Р . В камере смешения, в цилиндрической ее части Р.н, происходит в основном обмен энергиями эжектирующего и эжектируемого потоков жидкости и постепенное выравнивание их скоростей до величины с„ при этом давление в потоке устанавливается равным р,.
Обычно смешение потоков в начале цилиндрической камеры еще не закончено и поле их скоростей не выравнено. В выходной диффузорной части эжектора кинетическая энергия суммарного потока опять преобразуется в потенциальную энергию давления р„при этом скорость потока падает до величины с,. Сопло эжектора располагается обычно в конфузорной части на некотором удалении от начала цилиндрического участка, но возможно расположение сопла и непосредственно во входе в цилиндрическую часть смесительной камеры. Теория расчета зжектора основывается на использовании теоремы импульсов, которая позволяет, не вдаваясь в сущность процессов смешения, определить конечные значения параметров смеси жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
